La dureza de un material es un factor importante para la viabilidad de una aplicación. Pero, ¿cómo podemos medir materiales flexibles como el caucho y el plástico ? La escala de dureza Shore ofrece una respuesta definitiva.
Esta publicación explica a fondo el misterio y analiza las escalas Shore A, Shore D y Shore OO en detalle. ¡Comencemos!
¿Qué es la escala de dureza Shore?
El dispositivo utilizado para realizar la prueba de dureza Shore se llama durómetro Shore o escala de dureza Shore.
El durómetro Shore es un instrumento que se utiliza para medir la dureza de los materiales , generalmente cauchos , plásticos semirrígidos, plásticos duros y elastómeros termoplásticos.
El valor de dureza se determina por la profundidad a la que el indentador del durómetro penetra en la muestra.
La escala de dureza Shore es un sistema de letras y números que se utiliza para clasificar la dureza de materiales flexibles como el caucho y el plástico.
Desde geles súper suaves hasta plásticos muy rígidos, estos materiales varían mucho en su firmeza, por lo que surgieron diferentes escalas Shore.
Este sistema estandarizado proporciona un estándar común para que todos puedan medir y analizar la dureza relativa de los materiales.
¿Cómo se calcula la dureza Shore A?
Un durómetro es la herramienta que se utiliza para medir la dureza de los materiales. Según la norma D2240 de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) , la prueba del durómetro Shore es reconocida internacionalmente para medir la dureza por indentación del caucho, los elastómeros termoplásticos y algunos plásticos.
Funciona presionando una varilla metálica con resorte y punta cónica contra la superficie. Cuanto más profunda sea la huella de la varilla, más blando será el material.
La dureza se clasifica en una escala del 0 al 100. Por ejemplo, los materiales más blandos, con valores más bajos, son ideales para juntas de baja presión que deben adaptarse a superficies irregulares. Los materiales más duros, con valores más altos, son mejores para juntas de alta presión.
A continuación se detallan los criterios de prueba para la prueba de dureza del durómetro Shore.
- Diámetro de varilla de acero: 1.1 mm a 1.4 mm
- Ángulo de la punta de la varilla: 35°
- Diámetro de la punta: 0.79 mm
- Fuerza aplicada: 8.064N (822g)
El formato para el etiquetado de la escala Shore consiste en un número primero , luego la palabra "shore" y, finalmente, el tipo de prueba . Por ejemplo, una junta tórica estándar tiene un valor de durómetro de 70 Shore A.
"70" indica la dureza relativa de este material en comparación con otros materiales probados. "Shore" representa la metodología de prueba y "A" el subtipo de prueba Shore.
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Escalas de dureza Shore
Los números en una escala de dureza Shore están directamente relacionados con la dureza del material. En este caso, los números más altos indican un valor de dureza más alto. Las letras indican el método de prueba.
Existen 12 escalas de dureza Shore, representadas por las letras A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO y OOO-S. Las escalas Shore OO, O, B, C y H son poco comunes en la industria del plástico y el caucho.
Las escalas Shore A y Shore D son las dos más utilizadas para medir la dureza del caucho. Los números en la escala Shore están directamente relacionados con la dureza del material. En este caso, los números más altos indican una mayor dureza.
Las letras indican el método de prueba. Existen 12 escalas de dureza Shore, representadas por las letras A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO y OOO-S.
Las escalas Shore o de tipo A y tipo D son las dos escalas más importantes para medir la dureza de los materiales, como cauchos, plásticos y materiales no metálicos.
Shore A
La escala Shore A se utiliza para materiales blandos con una flexibilidad relativamente alta, como plásticos semirrígidos o caucho de silicona blando . Esta escala utiliza una fuerza de 822 g (aproximadamente 1.8 libras) para introducir una varilla de acero en la muestra de prueba.
Es necesario utilizar una fuerza adecuada para materiales más blandos, ya que demasiada fuerza perforará el material.
En el mercado, encontrará escalas de durómetro con la letra A impresa. Estas son escalas Shore A y le darán una clasificación Shore al presionarlas contra la superficie de un material.
Ejemplo:
- Una banda de goma generalmente tiene una clasificación de dureza en la escala Shore A de 25.
- La banda de rodadura de un neumático tiene una dureza de 70 A, mientras que un cinturón de cuero puede tener una dureza de 85 A.
- A Ruedas blandas de patines y monopatines 75 Shore A
Orilla D
La clasificación Shore D se utiliza para determinar la dureza de materiales más rígidos con poca flexibilidad . Los materiales comunes asociados con la escala Shore D incluyen cauchos vulcanizados duros , plásticos semirrígidos y plásticos rígidos.
Esta báscula utiliza una fuerza de 4536 g (~10 lbs) para empujar una varilla de acero dentro de la muestra de prueba.
Ejemplo: Los neumáticos de camión tienen una clasificación de dureza estándar de 55 Shore D.
Orilla OO
La escala Shore OO es una de las menos comunes para medir la dureza Shore. Mide los materiales más blandos, como los geles de caucho y el caucho suave al tacto.
Los materiales probados en la escala Shore OO son tan blandos que cualquier fuerza excesiva podría dañar las muestras. Por lo tanto, esta prueba se realiza con una pequeña fuerza de 113 g (~0.25 lb).
Ejemplo: la goma de mascar tiene una dureza de durómetro de 20 Shore.
Conversión a escala de la costa
Algunos materiales que se encuentran entre blandos y rígidos pueden probarse utilizando las escalas Shore A y Shore D.
En estos casos, puede utilizar una tabla de conversión sencilla para determinar el valor de la escala Shore A que corresponde a la escala Shore D.
Esta conversión también se puede aplicar a todas las escalas de dureza shore, aunque la compatibilidad es más limitada.
Estas escalas de dureza se crearon para que todos pudieran hablar de estos materiales y tener un punto de referencia común para ellos.
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Importancia de la dureza Shore
La escala de dureza Shore es una herramienta fundamental para evaluar materiales blandos como el caucho y el plástico. Proporciona una forma clara de medir y clasificar materiales para diversas aplicaciones.
Ingeniería y fabricación: Con tantos tipos de caucho y plástico disponibles, la escala Shore proporciona una forma científica y consistente de distinguirlos. Esto ayuda a ingenieros y fabricantes a elegir el material adecuado para cada producto.
Resistencia y flexibilidad del material: La dureza Shore se relaciona directamente con la resistencia y la flexibilidad de un material. Un valor más alto en la escala indica que el material es más resistente, pero menos flexible.
Esto es esencial porque el caucho de silicona a menudo se elige por su flexibilidad, pero muchos productos también requieren un cierto nivel de firmeza para garantizar la durabilidad.
Durabilidad del producto: En general, los materiales más duros son más duraderos. Los materiales con una dureza Shore D de 50 o superior pueden durar décadas.
Una investigación publicada en la revista Polymer Degradation and Stability indica que el caucho de silicona con una dureza Shore A entre 50 y 70 presenta una resistencia óptima a la deformación permanente por compresión ( menos del 25 % después de 22 horas a 150 °C) , un factor clave para mantener la integridad del sellado y la longevidad del producto bajo tensión sostenida.
Sin embargo, esto no es adecuado para todos los productos.
Seguridad del producto: La seguridad del producto es fundamental. Por ejemplo, los juguetes infantiles deben ser seguros. Un juguete de goma blanda debe estar hecho de goma flexible con una dureza aproximada de 50 Shore A , similar a la de una goma de borrar. Esto garantiza que el juguete sea seguro y lo suficientemente suave para los niños.
Ejemplos de escalas de dureza Shore
Shore OO: La dureza Shore OO se utiliza para materiales muy blandos y se usa comúnmente como referencia para alimentos.
Los alimentos blandos y los aperitivos como los malvaviscos o las gominolas tienen una dureza aproximada de 10 Shore 00 en la escala de durómetro. Los productos no alimenticios, como las plantillas de gel, tienen una dureza aproximada de 30 Shore 00.
Shore A: La escala Shore A abarca una gama mucho más amplia de productos. Los productos alimenticios como el chicle están hechos de materiales blandos y tienen una dureza de 20 en la escala Shore A.
Un material con una dureza de 50 Shore A se siente como una goma de borrar firme, como la punta de un lápiz, o como la superficie de una pelota de golf.
Mientras que los cinturones de cuero pueden alcanzar hasta 80 en la escala Shore A, el caucho ebonita se sitúa en la cima de la escala tipo A, con una calificación promedio de 100 en la escala Shore A.
Shore D: Shore D también ofrece una amplia gama de productos y materiales. Pero a diferencia del tipo A, aquí se incluyen muchos más plásticos.
Los materiales plásticos como el HDPE se utilizan a menudo para la fabricación de cascos de seguridad . Tienen un valor promedio de 75 Shore D.
Además, encontrará que muchos productos de madera y papel también se miden utilizando la escala tipo D. Las cubiertas de los libros de texto tienen una dureza de 40 Shore D. Un material con una dureza de 70 Shore D es muy duro.
Es difícil hacer sangría con la uña, de forma similar a como se hace con un casco o una regla de madera.
A continuación se presenta una tabla sencilla con las escalas de dureza Shore estándar y los materiales y productos asociados.
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Una guía para elegir la dureza adecuada
La siguiente es una lista de verificación simple para ayudarlo a elegir la dureza Shore correcta para su producto o aplicación específica.
Paso 1: Considere la aplicación y sienta
Primero, piensa en cómo se usará el producto y la sensación que deseas obtener.
- Para una sensación suave y flexible: Elija una dureza Shore A más baja. Esto es ideal para productos como juguetes para niños, plantillas de gel o juntas blandas que necesitan adaptarse a una superficie irregular.
- Para una sensación firme y duradera: Elija un valor Shore A más alto o incluso Shore D. Esto es mejor para productos que requieren rigidez, como carcasas protectoras rígidas o piezas industriales.
Paso 2: Considere la presión y el estrés
La cantidad de presión que experimentará un material es un factor crítico para seleccionar la dureza adecuada.
- Para aplicaciones de baja presión: Un material más suave con 50 orilla A, es perfecto para sellos que necesitan llenar espacios pequeños y requieren una fuerza mínima para crear un sello hermético.
- Para aplicaciones de alta presión: Un material más duro con 70 orilla A o superior es necesario para soportar más presión sin deformarse.
Paso 3: considere los factores ambientales
El entorno en el que se utilizará el producto afectará la dureza y el tipo de material necesarios.
- Para resistencia química: Elija un material resistente a productos químicos o limpiadores específicos. Es posible que también deba ser más duro para mantener su forma al exponerse a estas sustancias.
- Para entornos de alta abrasión: Seleccione un material más duro con 50 orilla D que puede resistir cortes, desgarros y abrasiones por usos repetidos, prolongando la vida útil del producto.
Conclusión
La escala de dureza Shore es esencial para medir la dureza y la firmeza del material en la fabricación.
Desde geles blandos (Shore OO) hasta plásticos rígidos (Shore D), este sistema ayuda a los fabricantes a seleccionar los materiales adecuados para garantizar la confiabilidad, seguridad y funcionalidad del producto en aplicaciones médicas, automotrices y de consumo.
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Preguntas Frecuentes
P1:¿Qué es la escala de dureza Shore y por qué se utiliza?
La escala de dureza Shore es un método estándar en la industria para medir la resistencia de elastómeros y plásticos a la indentación. Proporciona una métrica crítica y objetiva para comparar la flexibilidad y la suavidad de los materiales.
P2:¿Cómo se calcula la dureza Shore A?
La dureza Shore A no se calcula, sino que se mide directamente con un durómetro calibrado. El dispositivo aplica una fuerza definida con un penetrador; la profundidad de penetración se correlaciona con un valor de dureza en una escala de 0 a 100.
P3: ¿Cómo elijo la dureza adecuada para una junta de sellado?
Para juntas estáticas, elija un material más blando (Shore A 30-50) para garantizar una compresión y un sellado adecuados; para juntas dinámicas, puede ser necesario un grado más duro (Shore A 60-80) para mayor durabilidad.
P4: ¿Cómo puede Hongju ayudarme con mis necesidades de dureza específicas?
Hongju ofrece formulaciones de caucho de silicona a medida y asesoramiento experto para lograr la dureza Shore exacta que requiere su proyecto, garantizando un rendimiento y una fiabilidad óptimos.
